专利名称：踝关节纠正装置及使用该关节纠正装置的踝关节康复设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗保健器械，尤其涉及一种踝关节纠正装置及使用该踝关节纠正装置的踝关节康复设备。
背景技术：
现有的踝关节矫正装置依靠的是电机旋转，通过减速器带动踏板实现俯仰运动，从而带动脚掌使其与小腿呈现一定的角度，并在一定的角度范围内进行往复运动，实现踝关节的跖屈和背屈运动，进而让患者踝关节得到运动能力的训练。现有的踝关节纠正装置存在的问题在于I、由于人体在行走过程中，踝关节转动的速度并不是保持不变的，而是在一定的范围内呈周期性的变化，由于电动式踝关节矫正装置采用电机驱动，所带动踏板实现的俯仰运动也是匀速的，不能很好的对正常行走状态下踝关节的角度进行跟踪，所以不能实现让患者按正常行走步态进行锻炼的目的。2、在行走过程中，踝关节是人体下肢关节中承重最大的关节，在向前推动人体行走的力中，踝关节所产生的力约占60%，电动式踝关节矫正装置是在患者坐或卧的情况下进行的，患者自身的体重或部分体重并没有作用到踝关节，不能满足对踝关节承重能力的训练。所以电动式踝关节矫正装置不能够按照正常行走步态进行训练，也不能够对患者踝关节的承重能力进行训练，不能起到良好的训练效果。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种可穿戴于人体上，并能够模拟接近于人体正常行走时踝关节运动规律的踝关节康复设备。本实用新型的目的还在于提供上述踝关节康复设备中使用的踝关节纠正装置。为了解决上述问题，本实用新型中踝关节纠正装置的技术方案为踝关节纠正装置，包括脚踏架和用于穿戴于相应人体小腿上的小腿支架，所述的脚踏架上在与相应人体踝关节转动中心的对应位置处设有铰接部，所述的脚踏架通过所述的铰接部可前后摆动的铰接于所述小腿支架的下端，所述的踝关节纠正装置还包括至少一对相对设置并用于在相应气源控制下相互反向伸缩运动以带动所述脚踏架相对所述小腿支架前后摆动的气动人工肌肉，各对气动人工肌肉中的其中一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的前端相连，下端与所述脚踏架的前端相连；另一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的后端相连，下端与所述脚踏架的后端相连。所述的小腿支架为塑料小腿支架。所述的脚踏架包括用于与相应脚掌撑托配合的脚掌撑托板和分别固连于所述脚掌撑托板左、右两侧的左、右脚护板，所述的左、右脚护板上分别对应固连有左、右支架连接板，所述的铰接部设置于所述的左、右支架连接板上；所述的小腿支架包括支架体及分别固连于所述支架体下部左、右两侧的左、右脚踏连接板，所述的左、右支架连接板分别与所述左、右脚踏连接板对应铰接相连。[0009]本实用新型中踝关节康复设备的技术方案为踝关节康复设备，包括踝关节纠正装置，所述的踝关节纠正装置包括脚踏架和用于穿戴于相应人体小腿上的小腿支架，所述的脚踏架上在与相应人体踝关节转动中心的对应位置处设有铰接部，所述的脚踏架通过所述的铰接部可前后摆动的铰接于所述小腿支架的下端，所述的踝关节纠正装置还包括至少一对相对设置的气动人工肌肉，各对气动人工肌肉中的其中一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的前端相连，下端与所述脚踏架的前端相连；另一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的后端相连，下端与所述脚踏架的后端相连，所述的踝关节康复设备还包括通过对应气路与所述各对气动人工肌肉连接并通过驱动各对气动人工肌肉相互反向伸缩运动以带动所述脚踏架相对所述小腿支架前后摆动的气源，所述的各气路上均设有用于控制各气路中气体流量并受控的流量开关。所述的小腿支架为塑料小腿支架。所述的脚踏架包括用于与相应脚掌撑托配合的脚掌撑托板和分别固连于所述脚掌撑托板左、右两侧的左、右脚护板，所述的左、右脚护板上分别对应固连有左、右支架连接板，所述的铰接部设置于所述的左、右支架连接板上；所述的小腿支架包括支架体及分别固连于所述支架体下部左、右两侧的左、右脚踏连接板，所述的左、右支架连接板分别与所述左、右脚踏连接板对应铰接相连。所述的气动人工肌肉有一对且分别为前气动人工肌肉和后气动人工肌肉，所述的气路包括与所述气源连接的主气路和与对应前、后气动人工肌肉连接的前、后支路，所述的前、后支路通过换向阀与所述的主气路连接，所述的换向阀构成了所述的流量开关，所述的踝关节康复设备还包括与所述换向阀控制连接的单片机控制器。所述单片机控制器的信号输入端连接有用于检测所述脚踏架相对所述小腿支架相对摆动角度的角度传感器，所述单片机控制其的信号输出端连接有显示器。所述的主气路上设有减压阀。本实用新型的有益效果为通过小腿支架将踝关节纠正装置穿戴于人体的小腿上，在行走康复训练中，通过反向伸缩运动的气动人工肌肉的伸缩运动，来带动踝关节安装正常行走时踝关节的运动规律进行跖屈和背屈运动，并且使患者踝关节的承重能力得到了训练。同时由于气体的可压缩性，提高了纠正装置的柔软性和安全性。
图I是本实用新型中踝关节纠正装置实施例的结构示意图；图2是图I的侧视图；图3是本实用新型中踝关节康复设备实施例的结构示意图，同时也是图I的使用状态图。
具体实施方式
踝关节纠正装置的实施例如图f 2所示包括脚踏架和用于穿戴于人体小腿上且材料为塑料的小腿支架。小腿支架包括前壳体I、后壳体3和连接于前、后壳体之间的左小腿护板2和右小腿护板，左、右小腿护板的下端对应固连有左脚踏连接板6和右脚踏连接板21。脚踏架包括用于与相应脚掌撑托配合的脚掌撑托板9和分别固连于所述脚掌撑托板左、右两侧的左脚护板20和右脚护板23，在脚掌撑托板9的后端固连有台阶结构的后支架11，左、右脚护板上分别对应固连有左支架连接板8和右支架连接板22，在左、右支架连接板上在与相应人体踝关节转动中心的对应位置处设有铰接部。铰接部与对应左、右脚踏连接板的通过铰接轴7铰接相连，从而实现脚踏架可前后摆动的铰接于小腿支架的下端。小腿支架与脚踏架之间设有一对相对设置并用于在相应气源控制下相互反向伸缩运动以带动脚踏架相对小腿架前后摆动的气动人工肌肉，该对气动人工肌肉包括前气动人工肌肉4和后气动人工肌肉5，其中前气动人工肌肉4的上端通过对应挂钩与小腿支架的前壳体I连接，前气动人工肌肉4的下端通过对应挂钩与脚踏架的前端连接；后气动人工肌肉5的上端通过对应挂钩与小腿支架的后壳体3连接，后气动人工肌肉5的下端通过对应挂钩与后支架11连接。图中件10表示鞋托前脚撑，在本踝关节纠正装置的其它实施 例中脚掌承托板9与左、右脚护板和左、右支架连接板均可以一体设置；左、右脚踏连接板与左、右小腿护板也可以一体设置；气动人工肌肉的对数还可以是两对、三对或更多；当然气动人工肌肉的上、下端还可以通过直接与对应的小腿支架和脚踏架固连。踝关节康复设备的实施例如图f 3所示包括踝关节纠正装置，所述踝关节纠正装置的具体结构如上述踝关节纠正装置的实施例所述，在此不再详细描述。踝关节康复设备还包括通过对应气路与前、后气动人工肌肉连接并通过驱动前、后气动人工肌肉相互对抗拉伸以带动脚踏架相对所述小腿支架前后摆动的气源12。气路包括与气源12连接的主气路和与对应前、后气动人工肌肉连接的前、后支路，前、后支路通过换向阀15与所述的主气路连接，换向阀15控制通过对应前、后气动人工肌肉的充放气来控制对应前后人工肌肉的相互反向伸缩。主气路上还设有减压阀13。踝关节康复设备还包括与所述换向阀15控制连接的单片机控制器16，与单片机控制器16控制连接的速度调节按钮17，单片机控制器16的信号输入端连接有用于检测所述脚踏架相对所述小腿支架摆动角度的角度传感器14，所述单片机控制器16的信号输出端连接有显示器18，角度传感器14检测的数据输入给单片机控制器16后，单片机控制器16计算其运行周期，并在显示器18上进行显示输出。在本踝关节康复设备的其它实施例中，换向阀16还可以被其它受控的阀类流量开关代替；当然还可以采用机械式的控制机构来控制换向阀16。通过采用换向阀16来控制前、后气动人工肌肉，来构成一对相互对抗并双向转动的踝关节位置伺服控制系统，采用适当的控制策略(如模糊PID、模糊变结构等)，调节前、后气动人工肌肉中气压的相对大小，从而得到踝关节的跖屈和背屈运动。单片机控制器16通过控制换向阀15来控制人体踝关节运动的速度，使踝关节按照正常行走步态曲线进行训练，踝关节转动的角度由角度传感器14检测并输入单片机控制器16后，单片机控制器16计算出运行周期，并由显示器18进行显示输出。在训练的过程中，可以根据患者踝关节康复的具体状况，通过调节速度调节按钮17，设置适当的运行速度。
权利要求1.踝关节纠正装置，其特征在于包括脚踏架和用于穿戴于相应人体小腿上的小腿支架，所述的脚踏架上在与相应人体踝关节转动中心的对应位置处设有铰接部，所述的脚踏架通过所述的铰接部可前后摆动的铰接于所述小腿支架的下端，所述的踝关节纠正装置还包括至少一对相对设置并用于在相应气源控制下相互反向伸缩运动以带动所述脚踏架相对所述小腿支架前后摆动的气动人工肌肉，各对气动人工肌肉中的其中一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的前端相连，下端与所述脚踏架的前端相连；另一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的后端相连，下端与所述脚踏架的后端相连。
2.根据权利要求I所述的踝关节纠正装置，其特征在于所述的小腿支架为塑料小腿支架。
3.根据权利要求I所述的踝关节纠正装置，其特征在于所述的脚踏架包括用于与相应脚掌撑托配合的脚掌撑托板和分别固连于所述脚掌撑托板左、右两侧的左、右脚护板，所述的左、右脚护板上分别对应固连有左、右支架连接板，所述的铰接部设置于所述的左、右支架连接板上；所述的小腿支架包括支架体及分别固连于所述支架体下部左、右两侧的左、右脚踏连接板，所述的左、右支架连接板分别与所述左、右脚踏连接板对应铰接相连。
4.踝关节康复设备，其特征在于包括踝关节纠正装置，所述的踝关节纠正装置包括脚踏架和用于穿戴于相应人体小腿上的小腿支架，所述的脚踏架上在与相应人体踝关节转动中心的对应位置处设有铰接部，所述的脚踏架通过所述的铰接部可前后摆动的铰接于所述小腿支架的下端，所述的踝关节纠正装置还包括至少一对相对设置的气动人工肌肉，各对气动人工肌肉中的其中一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的前端相连，下端与所述脚踏架的前端相连；另一个气动人工肌肉的上端与所述小腿支架的后端相连，下端与所述脚踏架的后端相连，所述的踝关节康复设备还包括通过对应气路与所述各对气动人工肌肉连接并通过驱动各对气动人工肌肉相互反向伸缩运动以带动所述脚踏架相对所述小腿支架前后摆动的气源，所述的各气路上均设有用于控制各气路中气体流量并受控的流量开关。
5.根据权利要求5所述的踝关节康复设备，其特征在于所述的小腿支架为塑料小腿支架。
6.根据权利要求5所述的踝关节康复设备，其特征在于所述的脚踏架包括用于与相应脚掌撑托配合的脚掌撑托板和分别固连于所述脚掌撑托板左、右两侧的左、右脚护板，所述的左、右脚护板上分别对应固连有左、右支架连接板，所述的铰接部设置于所述的左、右支架连接板上；所述的小腿支架包括支架体及分别固连于所述支架体下部左、右两侧的左、右脚踏连接板，所述的左、右支架连接板分别与所述左、右脚踏连接板对应铰接相连。
7.根据权利要求4飞任意一项所述的踝关节康复设备，其特征在于所述的气动人工肌肉有一对且分别为前气动人工肌肉和后气动人工肌肉，所述的气路包括与所述气源连接的主气路和与对应前、后气动人工肌肉连接的前、后支路，所述的前、后支路通过换向阀与所述的主气路连接，所述的换向阀构成了所述的流量开关，所述的踝关节康复设备还包括与所述换向阀控制连接的单片机控制器。
8.根据权利要求7所述的踝关节康复设备，其特征在于所述单片机控制器的信号输入端连接有用于检测所述脚踏架相对所述小腿支架相对摆动角度的角度传感器，所述单片机控制其的信号输出端连接有显示器。
9.根据权利要求7所述的踝关节康复设备，其特征在于所述的主气路上设有减压阀。
专利摘要本实用新型涉及一种踝关节纠正装置，包括脚踏架和用于穿戴于相应人体小腿上的小腿支架，脚踏架上在与相应人体踝关节转动中心的对应位置处设有铰接部，脚踏架通过铰接部可前后摆动的铰接于小腿支架的下端，踝关节纠正装置还包括至少一对相对设置并用于在相应气源控制下相互反向伸缩运动以带动脚踏架相对小腿支架前后摆动的气动人工肌肉，各对气动人工肌肉中的其中一个气动人工肌肉连接于小腿支架的前端与脚踏架的前端之间，另一个气动人工肌肉连接于小腿支架的后端与脚踏架的后端之间。本实用新型提供了一种可穿戴于人体上，并通过反向伸缩运动的气动人工肌肉带动踝关节安装正常行走时踝关节的运动规律进行跖屈和背屈运动的踝关节纠正装置。
文档编号A61H1/02GK202426827SQ201120547789
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月24日 优先权日2011年12月24日
发明者方涛涛, 赵书尚, 郭冰菁, 韩建海, 韩朝军 申请人:河南科技大学